大学物理下册衍射光栅演示课件

1、透射光栅 ，反射光栅，平面光栅，凹面光栅,14-8 衍射光栅,一、光栅,1、定义 许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.广义讲，任何具有空间周期性的衍射屏都可叫作光栅。,2、种类,反射光栅,透射光栅,3.光栅常量 a是透光部分的宽度，b是不透光部分的宽度，光栅常量d = a + b，是光栅的重要参数,数量级为10-5-10-6m,二、光栅的衍射规律,光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。,光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。,光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。,4,l,光栅中狭缝条数越多，明纹越细，分得越开.,三、光栅夫琅禾费衍射的实验装置,由双缝干涉可知，当满足,干涉相长，在方向

2、形成明条纹。,任意相邻两缝对应点在衍射角为 方向的两衍射光到达P点的光程差为,1、光栅方程,满足上面条件时出现明纹。,（1）主极大,可以证明：在两个相邻主极大之间有N-1个暗纹。,（2）极小,相邻两极小之间有一个次极大，相邻两主极大间有N - 2个次极大；次极大的亮度很小，实验中观察不到。,（3）次极大,光栅方程,k=0称为中央明纹，k=1，2分别称为第一级，第二级主极大。,1、主极大明纹在屏幕上的位置,第k级明纹到中央明纹中心的距离,五、衍射条纹在屏上的分布,一定，d减少， 增大,2、明纹间相距和光栅常数、入射波长的关系,由光栅方程可得第k级主级大与第k1级主级大之间的角距离,入射光波长一定

3、，光栅常数越小，明纹间相隔越远。,d一定， 增大， 增大,d一定，入射光波长越大，明纹间相隔越远。,3、明纹最高级数,实际上能观察到的明条纹最高级等于kmax的整数部分,由光栅方程,和在光栅法线同侧 时，相邻两缝的光程差,光栅公式：,4、单色平行光斜入射情况,和在光栅法线异侧 时，相邻两缝的光程差,四、缺级,当满足 时同时满足单缝衍射极小条件,光栅衍射的第k级主明纹与单缝衍射k级暗纹重合，k级主明纹不会出现，称为缺级现象。,k和k的关系为：,如,缺级,缺级,0级,1级,2级,-2级,-1级,3级,-3级,白光的光栅光谱,入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成衍射光谱.,5、白光入射,在

4、衍射光谱中，级数较高的谱线会发生重叠。,谱线重叠满足的条件为,6 条纹的重叠,当波长1的第k1级谱线与波长2的第k2级谱线重叠时，它们有相同的衍射角,即12,由光栅公式,例1 用白光垂直照射在每厘米中有6500条刻线的平面光栅上，求第三级光谱的张角。,解：白光的波长范围 1=400nm ，2=760nm,光栅常数,说明第三级红光不存在。即第三级谱线不能全部呈现在屏幕上。呈现在屏幕上部分张角为,第三级能够出现的最大波长是多少？,（绿光）,例2 已知光栅狭缝宽为1.2 10-6m，当波长为500nm的单色光垂直入射在光栅上，发现第四级缺级，第二级和第三级明纹的间距为1cm，求： （1）透镜的焦距

5、f 。 （2）计算屏幕上可以出现的明纹最高级数。,解：,而第二级明纹在屏上的位置为,第三级明纹在屏上的位置,由光栅公式，对第二级明纹有,对第三级明纹有,由此可知,查表知,由,例3 以氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上,在衍射角 方向上看到 和 的谱线重合，求光栅常数的最小值。,例4 波长600nm的单色光垂直入射到一个光栅上，测得第二主极大的衍射角为30度，且第三级主极大缺级。 (1)光栅常数a+b等于多少？,解（1）由光栅衍射公式,（2）透光缝可能的最小宽度a等于多少?,解：由题意，光栅衍射的第三级主极大缺极,(3)在上述情况下，求在 范围 内全部主极大。,最大级数,实际呈现的条纹,例5 在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长 和 。已知单缝宽度 ，透